《Journal of Clinical Neuroscience》：Does dual-task walking reveal gait differences between patients with cervical spinal stenosis with and without degenerative cervical myelopathy and healthy controls?
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背景：颈椎管狭窄（CSS）多由与年龄相关的退行性改变所致，包括椎间盘退变、骨赘形成及韧带增厚，进而引起椎管狭窄。随着疾病进展，可发生脊髓受压并导致退行性颈髓病（DCM），后者因脊髓性共济失调而与运动无力和协调障碍相关。现行指南建议对有症状的DCM患者行手术减压
背景：颈椎管狭窄（CSS）多由与年龄相关的退行性改变所致，包括椎间盘退变、骨赘形成及韧带增厚，进而引起椎管狭窄。随着疾病进展，可发生脊髓受压并导致退行性颈髓病（DCM），后者因脊髓性共济失调而与运动无力和协调障碍相关。现行指南建议对有症状的DCM患者行手术减压，而对无脊髓病变的脊髓受压患者应告知进展风险并进行临床随访。区分伴与不伴DCM的CSS对于避免早期脊髓病变患者手术延迟至关重要。现行金标准——磁共振成像（MRI）与临床评估——可能不足以可靠检出DCM，尤其在轻症病例中。此外，电生理评估（特别是运动与体感诱发电位）可作为辅助手段，提供脊髓功能受损的客观证据。电生理检查可能有助于在MRI出现改变之前检出亚临床DCM。鉴于轻度DCM的早期手术干预具有高度成本效益并可带来终身的显著生活质量获益，因此需要改进的诊断工具以可靠识别受累患者并实现及时、恰当的治疗分配。
步态损害是DCM最早且最常见的症状之一。与健康对照相比，DCM患者步行速度更慢、步频更低、步长更短、步宽更大、步态周期时间更长，并可见膝关节活动度（ROM）降低。然而在轻度DCM患者中，这些缺陷在正常步行时往往较为细微，步态分析能否可靠支持临床诊断仍不明确。一种可能的解释是，患者通过增加对步行的注意性、皮层性控制来代偿受损的本体感觉与皮质脊髓功能。双任务（DT）步行评估，即在步行同时执行认知任务，已成为揭示此类代偿性、细微步态功能障碍的成熟方法。轻度步态损害可通过认知运动控制得以代偿；当个体同时执行两项任务（一项为运动相关即步行，另一项为认知任务，如简单算术或倒背月份）时，可用于代偿的注意资源减少，导致步态损害加重。依据此原理，DT评估已成为识别细微步态不稳、早期认知运动功能障碍及跌倒风险的有效工具，应用于神经科、老年科与康复领域。在老年人中，多项研究一致观察到DT步行时步态周期时间变异性增加，而较高的步-步间变异性反映步态稳定性下降，并与执行功能较差、平衡能力下降及跌倒风险增加相关。在诊断方面，DT评估已被证明有助于区分早期疾病患者与健康对照，因其在区分轻度认知障碍（MCI）、早期痴呆与健康老化方面优于单任务（ST）步行。同样，帕金森病患者在DT条件下表现为步行速度更慢、步长更短及步态变异性增加，反映步行自动化程度降低。
在脊柱疾病中，DT步行迄今主要作为训练干预手段使用，例如用于脊髓损伤患者的康复，而其作为评估手段的诊断价值尚未被探索。由于DCM直接损害本体感觉与皮质脊髓通路，这些患者可能比健康个体更依赖有意识的皮层代偿来维持步态与平衡。因此，同步认知任务可能不成比例地干扰其步态，从而揭示早期脊髓病变。若如此，DT步态分析可作为简单的客观辅助手段，用于区分伴早期DCM的CSS患者与无脊髓病变的CSS患者。目前尚不清楚伴或不伴DCM的CSS患者的步态参数对DT条件的反应是否与健康对照相同。因此，本研究的目的为：i）探究DT步行与ST步行相比是否改变步态参数；ii）这些DT效应在无DCM的CSS患者、DCM患者与健康对照之间是否存在差异；iii）DT效应是否与DCM严重程度相关。
主要检验假设为：DCM患者的DT步态效应，特别是步频下降与步态周期时间变异性增加，将大于无DCM的CSS患者，且两个患者组均大于健康对照，因为这将支持将DT步态分析作为检出早期脊髓病变的敏感诊断工具。伴与不伴DCM患者之间的比较代表具有临床相关性的诊断问题，而健康对照则作为无脊柱病变个体DT效应的参照。
次要假设为：与ST步行相比，DT步行将在所有组中显著改变步态参数，且DT效应的幅度将与DCM的临床严重程度相关。
研究背景与问题
颈椎管狭窄（CSS）多源于年龄相关的退行性改变，包括椎间盘退变、骨赘形成与韧带增厚导致椎管变窄。随病情进展可发生脊髓受压，形成退行性颈髓病（DCM），因脊髓性共济失调而出现运动无力与协调障碍。现行指南建议对有症状的DCM行手术减压，对无脊髓病变的脊髓受压者应告知进展风险并临床随访。区分伴与不伴DCM的CSS对避免早期脊髓病变患者延误手术至关重要。现行金标准即磁共振成像（MRI）与临床评估，可能不足以可靠检出DCM，尤其轻症病例；电生理评估（运动与体感诱发电位）可作为辅助，提供脊髓功能受损的客观证据，并可能早于MRI改变检出亚临床DCM。由于轻度DCM早期手术干预具高度成本效益并能带来终身生活质量获益，故亟需改进的诊断工具以可靠识别患者并及时分配治疗。
步态损害是DCM最早且最常见的症状之一。与健康对照相比，DCM患者步行更慢、步频更低、步长更短、步宽更大、步态周期时间更长，并可见膝关节活动度（ROM）降低。但轻度DCM患者正常步行时缺陷常较细微，步态分析能否可靠支持临床诊断仍不明确。可能解释是患者通过增加注意性与皮层性控制代偿受损的本体感觉与皮质脊髓功能。双任务（DT）步行评估即在步行同时执行认知任务，已成为揭示此类代偿性细微步态障碍的成熟方法：轻度步态损害可由认知运动控制代偿，当同时执行步行与认知任务时，可用于代偿的注意资源减少，步态损害加重。据此，DT评估已成为识别细微步态不稳、早期认知运动功能障碍与跌倒风险的有效工具。在老年人中多项研究一致观察到DT步行时步态周期时间变异性增加，而步-步间变异性增高反映步态稳定性下降，并与执行功能较差、平衡下降及跌倒风险增加相关。诊断方面，DT评估区分轻度认知障碍（MCI）、早期痴呆与健康老化优于单任务（ST）步行；帕金森病患者在DT条件下表现为步行更慢、步长更短与步态变异性增加，反映步行自动化降低。
在脊柱疾病中，DT步行迄今主要作为训练干预（如脊髓损伤康复），其作为评估的诊断价值尚未探索。由于DCM直接损害本体感觉与皮质脊髓通路，患者可能更依赖有意识的皮层代偿维持步态与平衡，同步认知任务或不成比例地干扰其步态从而揭示早期脊髓病变。若如此，DT步态分析可作为简单客观的辅助手段区分伴早期DCM的CSS患者与无脊髓病变者。目前尚不清楚伴或不伴DCM的CSS患者步态参数对DT的反应是否与健康对照相同。因此研究目的为：i）DT步行较ST步行是否改变步态参数；ii）DT效应在无DCM的CSS患者、DCM患者与健康对照间是否存在差异；iii）DT效应是否与DCM严重程度相关。主要假设为DCM患者的DT效应（尤其步频下降与步态周期时间变异性增加）大于无DCM的CSS患者，且两个患者组均大于健康对照；次要假设为DT步行在所有组均显著改变步态参数，且DT效应幅度与DCM临床严重程度相关。
研究开展与结论
研究人员开展单中心横断面观察研究，2019年9月至2024年7月纳入61名受试者，包括14例DCM患者（23%）、17例无DCM的CSS患者（28%）与30名健康对照（49%）。结论为：倒背月份的DT步行在伴与不伴DCM的CSS患者及健康对照中产生相当的时空参数与关节ROM改变；尽管步行速度在患者与健康对照间不论任务如何均存在差异，但ST与DT步态均未能区分以轻度DCM为主的患者与无DCM的CSS患者；因此该DT范式不能为CSS患者是否存在DCM提供额外诊断信息。其意义在于提示DT评估不宜作为CSS患者，尤其轻度DCM患者的常规诊断工具。
关键技术方法
采用单中心横断面观察设计，患者组依据Kang分级最高狭窄程度为3级和/或符合Kadanka定义的DCM临床症状进行分组；健康对照数据来自同期本实验室平行研究，采用相同测量装置与DT方案。步态采集使用7个惯性传感器（RehaGait，Hasomed，采样率400 Hz），分别置于L5处骨盆及双侧大腿外侧、小腿外侧与鞋外侧，各含三轴加速度计（±16 g）、三轴陀螺仪（±2000°/s）与三轴磁力计（±1.3 Gs）；在20 m走廊以自选舒适速度完成2次ST步行，随后完成2次DT步行（从December开始倒背月份），认知任务表现未记录。数据处理用RehaGait软件计算时空参数与踝、膝、髋矢状面关节角轨迹，以软件定义的足跟着地事件切分步态周期，关节ROM为周期内最高角减最低角，用MATLAB（2024b）计算各受试者各条件的均值与变异系数（CoV=标准差/均值×100）。统计分析在R（4.5.2）与RStudio中进行，组间特征比较用Kruskal-Wallis检验与Fisher精确检验（性别），事后两两比较用Mann-Whitney U检验并Bonferroni-Holm校正，mJOA与NDI用Mann-Whitney U检验；各步态参数用线性混合效应模型分析，固定效应为组别、条件及组别×条件交互，协变量为年龄（中心化），随机截距为受试者，用限制性最大似然拟合、III型F检验与Satterthwaite自由度近似；步行速度、步频与步态周期时间CoV为先验主要结局（α=0.05），16个关节ROM参数为探索性并以Benjamini-Hochberg错误发现率（FDR）校正；因CoV残差右偏，对CoV参数以对数转换作敏感性分析。
研究结果
3. Results
受试者特征：共纳入61名受试者，DCM 14例、无DCM的CSS 17例、健康对照30例。组间年龄差异显著（p=0.035），DCM患者显著年轻于健康对照（p=0.029），但与无DCM的CSS患者无显著差异（p=0.329）。DCM患者mJOA中位16（IQR 15, 16）、NDI为9（IQR 1, 19.25），按mJOA轻度12例、中度1例、重度1例；无DCM的CSS患者mJOA中位17（IQR 15.5, 17.5）、NDI为11（IQR 6, 19），4例达满分18分；两组mJOA（p=0.068）与NDI（p=0.537）无显著差异。
DT对步态的影响：与ST相比，DT降低步行速度（条件效应F(1,58)=16.1，p<0.001）与步频（F(1,58)=31.3，p<0.001），并增加步态周期时间CoV（F(1,58)=7.1，p=0.010）。事后比较显示三组步频均显著下降（减少7至10步/分）；步行速度在健康对照（?0.08 m/s）与无DCM的CSS患者（?0.10 m/s）显著下降，DCM患者降幅相近（?0.09 m/s）但未达显著；步态周期时间CoV的增加在任何单组内均不显著（p≥0.077）。探索性关节ROM参数中，摆动相膝ROM随DT显著下降（条件效应左侧pFDR=0.007，右侧pFDR=0.015），但组内仅DCM患者左膝显著下降（?4.4°）；左髋ROM的CoV在组间随DT增加（pFDR=0.038），组内无显著变化；其他参数在任务间无显著变化。
组间DT效应差异：任何参数的DT效应均无组间差异（主要结局组别×条件交互p≥0.705，ηp2≤0.012；探索性参数pFDR=0.995）。两两比较的DT效应差异较小，如DCM与无DCM的CSS患者间步频相差?2.3步/分、步行速度相差0.01 m/s。对CoV参数取对数的敏感性分析证实无组别×条件交互（p≥0.093）。
组别效应：不论任务，步行速度存在组间差异（组别效应F(2,57)=6.5，p=0.003）；ST步行时无DCM的CSS患者（?0.17 m/s，p=0.017）与DCM患者（?0.15 m/s，p=0.043）均慢于健康对照，而两个患者组间无差异（0.01 m/s，p=0.839）。摆动相膝ROM（右侧pFDR=0.005，左侧pFDR=0.035）与右侧支撑相膝ROM（pFDR=0.014）存在组间差异，患者低于健康对照（以无DCM的CSS患者最明显），但两个患者组间无显著差异。年龄在校正后与步行速度（p=0.589）、步频（p=0.636）及其他参数均无显著关联。
与严重程度的关系：患者中DT效应对任何参数均与mJOA无关联（条件×mJOA交互p≥0.182；主要结局p≥0.564）。
讨论与结论
4. Discussion
研究旨在探究DT步行能否揭示伴与不伴DCM的CSS患者及健康对照间的步态差异，以期作为早期检出DCM的诊断辅助。假设DT在DCM患者中引起更大步态改变，但结果显示DT虽降低步行速度与步频，其效应在三组中幅度相近且与DCM严重程度无关，故该DT（倒背月份）似非揭示CSS患者步态改变或区分伴与不伴DCM的有用工具。
值得注意的是，ST步行时患者与健康对照已存在步态差异：两个患者组均比健康对照慢约0.15–0.17 m/s且摆动相膝ROM更低，与此前DCM报道一致；但差异在伴与不伴DCM患者中幅度相近，故无助于区分脊髓病变与非脊髓病变的CSS这一临床相关诊断问题。由于无DCM的CSS患者同样行走更慢，颈痛、神经根症状或体力活动减少等脊髓病变以外因素可能参与其步态改变；此外17例无DCM的CSS患者中13例mJOA低于18分，可能反映上肢神经根症状，也可能为分组定义未捕捉到的亚临床脊髓病变。
多数关节ROM参数不受DT影响。摆动相膝ROM随DT在组间下降，但组内仅DCM患者左膝显著，且相应组别×条件交互不显著、右侧无类似效应，故应谨慎解读，可能为偶然而非稳健的DT效应，需更大样本研究证实。
DT步态已广泛研究与认知障碍的存在与严重程度相关，健康对照与MCI患者执行DT时均减慢，且MCI与较低基线步行速度相关；本研究同样观察到各组DT减慢及CSS患者ST即慢于健康对照，但CSS患者在DT下并未比健康对照减慢更多，与MCI观察相反。帕金森病中DT通常导致更慢步速、更短步长与步态变异性增加，尤其在较晚期或合并认知下降者；与帕金森病中显著而广泛的步态变异性增加不同，本队列步态变异性大体未恶化，步态周期时间CoV仅轻度增加且三组程度相似。
无不成比例DT效应的可能解释在于病理生理不同：MCI、痴呆与帕金森病中DT成本源于有限的大脑资源，执行功能与注意受损或步行自动化降低使步行与认知任务竞争同一皮层资源；而CSS与DCM主要特征为脊髓层面中枢神经系统与肢体间信息传递受损，而大脑处理能力保留。尽管DCM患者已报道代偿性皮层重组，本研究结果提示至少在轻度DCM中该代偿未消耗足够注意资源以致被简单认知任务揭示，故DT步态可能不足以挑战其传导相关限制。直接检测脊髓传导的评估（运动与体感诱发电位）或特异性挑战本体感觉控制的运动任务（如串联步态、闭眼步行）可能对早期DCM更敏感，值得未来研究评估。
研究优势包括：患者前瞻性招募并依严格影像与临床标准分组，健康对照在平行研究中以相同测量装置与DT方案评估；步态用经验证的可穿戴惯性运动分析系统与标准化DT方案评估，实现时空参数与关节运动学的客观可重复量化；14例DCM患者中12例按mJOA属轻度，反映研究聚焦早期DCM，以判定DT能否揭示标准步行下表现较好的患者的亚临床损害，虽假设改变未观察到，但针对该高功能队列使结果与临床诊断情境直接相关。
局限包括：样本量小，尤其DCM队列（n=14）限制组间比较精度，不能排除组间DT效应的小差异；但主要结局的组间DT效应估计差异均较小（|d|≤0.33，ηp2≤0.012），提示该DT方案缺乏区分这些队列所需的判别力，即使更大样本研究亦如此。DCM患者显著年轻于健康对照，虽年轻个体预期步速更快，但这些患者仍慢于健康对照；年龄已作为协变量纳入所有模型且多重检验校正后与任何步态参数无显著关联，提示年龄差异对结果影响不大。此外健康对照未完成mJOA与NDI，也未筛查MRI上的无症状CSS。受试者需倒序数月份，虽为经验证的临床评估，但对该相对高功能队列可能挑战不足，既往研究提示步态干扰幅度取决于同步任务的复杂性；因任务总从December开始且在试次间重复，部分序列可能被记忆提取，进一步降低认知负荷；且未评估任务执行精度，故无法评价或纳入分析步行优先于认知任务的潜在策略。
DT评估可揭示脑部神经退行性疾病中运动与认知系统的交互，检出ST单独表现下可能不明显的功能损害；但基于本研究结果，DT评估似乎不能为评估CSS患者提供额外价值，尤其对按mJOA为轻度DCM者。因此不能推荐在CSS患者中常规应用倒背月份DT评估。
5. Conclusion
步行时倒背月份在伴与不伴DCM的CSS患者及健康对照中产生相当的时空参数与关节ROM改变。尽管步行速度在患者与健康对照间不论任务如何均存在差异，但ST与DT步态均未能区分以轻度DCM为主的患者与无DCM的CSS患者。因此，纳入该DT范式似乎不能为CSS患者是否存在DCM提供补充诊断信息。
